一种对重金属污泥资源化处理制含重金属铁氧体的成套设备的制作方法

本实用新型属于重金属污泥危废资源化处理领域，特别涉及到一种对重金属污泥资源化处理制含重金属铁氧体的成套设备。

背景技术：

.重金属污泥包括电镀行业污泥和电子行业污泥和含重金属的垃圾焚烧飞灰，冶炼行业含重金属烟灰及提取铟、铜后，排出的含重金属污泥。

已获实用新型专利的“一种电镀污泥资源化处理的成套设备”，专利号zl201621395570.6,在实际使用过程中存在以下问题：

1.用热水将草木灰溶出碱液的温度100℃不够，钾、钠碱浸出率只有20％－30％，碱浓度太低。

2.废盐酸同铁反应产生的氢气排空没有回收。

3.废酸溶重金属只采用超声波，但没有频率数据，没有机械搅拌强化，溶出率较低。

4.磁性铁氧体反应形成含重金属铁氧体稳定的尖晶石结构，缺乏空气量，反应温度，磁场强度的具体控制数据，使稳定的尖晶石结构很难保证。

5.湿铁氧体采用空心桨叶干燥机间接加热成本高，热效率低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题之一在于针对上述现有技术所存在的不足而提供一种以废治废就是用废盐酸、废铁皮、秸秆焚烧发电厂产生的废飞灰(草木灰)处理属于危险废弃物的含重金属污泥进行资源化处理制含重金属铁氧体的成套设备。

为了事先上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种对重金属污泥资源化处理制含重金属铁氧体的成套设备，包括：废盐酸储槽、强化重金属溶出罐、重金属污泥储罐、第一离心机、酸不溶物二氧化硅储槽、含重金属酸溶液槽、废铁皮槽、第二离心机、含钾钠碱液槽、秸秆焚烧草木灰储槽、第一活塞式空气压缩机、第一调压罐、铁氧体反应罐、碱液加压溶出罐、饱和水热泵、第二活塞空气压缩机、第二调压罐、氢气罐、脱水罐、储水罐、氢气储罐、压缩机、净化罐、水洗罐、离心液罐、湿铁氧体槽、第三离心机、洗液槽、混合槽、加压释压脱水机、撞击流脱水机、脱水干铁氧体槽、包装机、气水分离罐和水回收槽；

强化重金属溶出罐的两个加料口分别与废盐酸储槽的出料口、重金属污泥储罐的出料口连接；强化重金属溶出罐的出料口与第一离心机的进料口连接，第一离心机的固体出料口与酸不溶物二氧化硅储槽的进料口连接，第一离心机的液体出料口与含重金属酸溶液槽的进料口连接；

碱液加压溶出罐的三个进料口分别与秸秆焚烧草木灰储槽的出料口、饱和水热泵的出料口、第二调压罐的出料口连接，第二调压罐的进料口与第二活塞式空气压缩机的出料口连接，碱液加压溶出罐的出料口与第二离心机的进料口连接；第二离心机的固体出料口与酸不溶物二氧化硅储槽的进料口连接，第二离心机的液体出料口与含钾钠碱液槽的进料口连接；

铁氧体反应罐的四个进料口分别与含重金属酸溶液槽的出料口、废铁皮槽的出料口、含钾钠碱液槽的出料口和第二调压罐的出料口连接，第一调压罐的进料口与第一活塞式空气压缩机的出料口连接；铁氧体反应罐的氢气出口依次与氢气罐、脱水罐、净化罐、压缩机、氢气储罐连接；

铁氧体反应罐的铁氧体出口与第三离心机的进料口连接，第三离心机的固体出料口与湿铁氧体槽的进料口连接，第三离心机的液体出料口与离心液罐的进料口连接；

水洗罐的两个进料口分别与湿铁氧体槽的出料口、储水罐的出料口连接，水洗罐的湿铁氧体出料口与加压释压脱水机的进料口连接，加压释压脱水机的出料口与撞击流脱水机的进料口连接，撞击流脱水机的固定出料口依次与脱水干铁氧体槽、包装机连接，撞击流脱水机的气液出料口与气水分离罐的进料口连接，气水分离罐的液体出料口与水回收槽的进料口连接，气水分离罐的气体出料口排出空气；

混合槽的两个进料口分别与离心液槽的出料口、洗液槽的出料口连接，混合槽的出料口排放液体。

本实用新型的优越性在于；

1.秸秆焚烧飞灰经强制加温加压强制溶出工艺比100℃热水溶出明显提高浸出率，钾钠碱的溶出由20％提高到80％－90％。

2.重金属离子的加机械搅拌的强化溶出比单纯超声波溶出明显提高溶出效率。由80％提高到90％。

3.控制适宜的温度、汽水比、磁场强度、反应时间形成含重金属铁氧体的稳定的尖晶石结构特别重要，多次经浸出试验，重金属溶出达标。

4.湿铁氧体的干燥采用加压、释压、撞击流干燥直接的加热方法，明显比旋转桨叶干燥机的间接加热的干燥方法，效率高出40％，节能达50％。

5.根据上述实用新型专利“一种电镀污泥资源化处理的成套设备”，专利号zlzl201621395570.6中存在的问题本实用新型均有针对性措施加以解决。

5.1针对问题1，本实用新型采用加压增温强化溶出，碱液溶出率高达80％－90％。

5.2针对问题2，本实用新型废盐酸同铁反应产生的氢气用已知公开的技术进行了净化回收。

5.3针对问题3，本实用新型加机械搅拌60转/分－100转/分，强化超声波溶出，超声波频率为20千赫－60千赫。

5.4针对问题4，本实用新型磁铁氧体反应条件中的空气量为液体量的1倍－4倍，反应温度为60℃－90℃，磁场强度为1000高斯－4000高斯。保证稳定的重金属铁氧体中尖晶石结构的形成。

5.5针对问题5，本实用新型采用先进的活塞空气压缩机产生的热空气直接加热、加压、释压、撞击流脱水、比旋转桨叶干燥机间接加热的热效率高，加热成本低，大幅度节能。

附图说明

图1为本实用新型的对重金属污泥资源化处理制含重金属铁氧体的成套设备的原理框图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段，创新特征和功效易于了解，结合说明书附图，进一步阐述本实用新型。

参见图1，图中给出的是一种含重金属污泥进行资源化处理制含重金属铁氧体的全部工艺方法和成套设备。

其成套设备包括：废盐酸储槽1、强化重金属溶出罐2、重金属污泥储罐3、第一离心机4、酸不溶物二氧化硅储槽5、含重金属酸溶液槽6、废铁皮槽7、第二离心机8、含钾钠碱液槽9、秸秆焚烧草木灰储槽10、第一活塞式空气压缩机11、第一调压罐12、铁氧体反应罐13、碱液加压溶出罐14、饱和水热泵15、第二活塞空气压缩机16、第二调压罐17、氢气罐18、脱水罐19、储水罐20、氢气储罐21、压缩机22、净化罐23、水洗罐24、离心液罐25、湿铁氧体槽26、第三离心机27、洗液槽28、混合槽29、加压释压脱水机30、撞击流脱水机31、脱水干铁氧体槽32、包装机33、气水分离罐34和水回收槽35。

强化重金属溶出罐2的两个加料口分别与废盐酸储槽1的出料口、重金属污泥储罐3的出料口连接；强化重金属溶出罐2的出料口与第一离心机4的进料口连接，第一离心机4的固体出料口与酸不溶物二氧化硅储槽5的进料口连接，第一离心机4的液体出料口与含重金属酸溶液槽6的进料口连接；

碱液加压溶出罐14的三个进料口分别与秸秆焚烧草木灰储槽10的出料口、饱和水热泵15的出料口、第二调压罐17的出料口连接，第二调压罐17的进料口与第二活塞式空气压缩机16的出料口连接，碱液加压溶出罐14的出料口与第二离心机18的进料口连接；第二离心机18的固体出料口与酸不溶物二氧化硅储槽5的进料口连接，第二离心机18的液体出料口与含钾钠碱液槽9的进料口连接；

铁氧体反应罐13的四个进料口分别与含重金属酸溶液槽6的出料口、废铁皮槽7的出料口、含钾钠碱液槽9的出料口和第二调压罐12的出料口连接，第一调压罐12的进料口与第一活塞式空气压缩机11的出料口连接；铁氧体反应罐13的氢气出口依次与氢气罐18、脱水罐19、净化罐23、压缩机22、氢气储罐21连接；

铁氧体反应罐13的铁氧体出口与第三离心机27的进料口连接，第三离心机27的固体出料口与湿铁氧体槽26的进料口连接，第三离心机27的液体出料口与离心液罐25的进料口连接；

水洗罐24的两个进料口分别与湿铁氧体槽26的出料口、储水罐20的出料口连接，水洗罐24的湿铁氧体出料口36与加压释压脱水机30的进料口连接，加压释压脱水机30的出料口与撞击流脱水机31的进料口连接，撞击流脱水机31的固定出料口依次与脱水干铁氧体槽32、包装机33连接，撞击流脱水机31的气液出料口与气水分离罐34的进料口连接，气水分离罐34的液体出料口与水回收槽35的进料口连接，气水分离罐34的气体出料口排出空气；

混合槽29的两个进料口分别与离心液槽25的出料口、洗液槽28的出料口连接，混合槽29的出料口排放液体。

本实用新型使用性的秸秆焚烧发电厂产生的飞灰含钾10％左右，富含钠5％左右。本实用新型使用的含重金属污泥包括电子行业含重金属污泥、电镀行业的含重金属污泥、垃圾焚烧厂产生的含重金属飞灰、金属冶炼行业的含重金属烟灰、提烟灰中铟、铜排放的含重金属污泥中的一种或任意两种以上的组合。

本实用新型的一种含重金属污泥进行资源化处理制含重金属铁氧体的方法，包括以下步骤；

第一步骤

秸秆焚烧发电厂产生的飞灰(又称草木灰)送入秸秆焚烧草木灰储罐10中，然后送入碱液加压溶出罐14内，用饱和水热泵15送入的水和第二空气压缩机16、第二调压罐17送入的加温加压空气一起经加热加压溶出罐处理制成含钾、钠的碱溶液，温度控制在140℃，压力控制在0.4mpa，钾、钠碱溶液的溶出率达80％，溶出反应时间为3小时。经第二离心机18离心分离出碱溶液进含钾钠碱液槽19。分离出的离心渣为含二氧化硅的渣进二氧化硅储槽5，另行处理。

第二步骤；

储存在重金属污泥储槽3内的含重金属污泥和储存在废盐酸储槽1内的含铁废盐酸一起进入强化重金属溶出罐2内，含铁废盐酸和重金属污泥的重量比为4:1；进入强化重金属溶出罐2内的含铁废盐酸和重金属污泥用机械力搅拌和超声波强化溶出含酸重金属形成第一含酸含铁含重金属溶液，机械搅拌转数为60转/分，超声波频率控制在40千赫。

第一含酸含铁含重金属溶液经第一离心机4分离出的酸不溶物二氧化硅进二氧化硅储槽5，另行处理。第一离心机4分离出的第二含酸重金属溶液进含酸重金属溶液储槽6，这时氯化钙是溶解的。

含酸重金属溶液储槽6内的第二含酸重金属溶液经泵输送到铁氧体反应罐13，同时将储存在废铁皮槽7内的废铁皮加入铁氧体反应罐13，加入量是过量的，按重量比是第二含酸重金属溶液的20倍。长期反应，待铁皮耗尽后，再重新添加，产生的氯化亚铁；用第一活塞空气压缩机11和第一调压罐12向铁氧体反应罐13输入加温加压空气将氯化亚铁氧化成部分氯化高铁，其中亚铁占40％，高铁占60％，其中含重金属的废游离盐酸被废铁皮中和到ph5.5时反应过程中副产氢气，2个体积盐酸产生一个体积的氢气。副产的氢气经氢气罐18到脱水罐19、净化罐23后，经压缩机22最后进氢气储罐21做为能源用，氢气净化这是已知公开的技术。

第三步骤

用第一步骤储存于含钾钠碱液槽9中的碱溶液加入到铁氧体反应罐13中进行中和反应，调到ph从5.5调到8.5时，继续加温，加热空气，加磁场进行反应，将氯化亚铁、氯化高铁先氧化成氢氧化亚铁和氢氧化高铁的混合物，最后形成含重金属的具有尖晶石结构的稳定的具有磁性的晶粒排列规整有序的铁氧体，此时，总铁离子为重金属离子总量的70倍。反应温度为90℃，压缩热空气的气水比为3:1，稳定化反应时间2小时，直流电磁场强度为3000高斯。

反应完毕后，经第三离心机27离心分离后的离心液进入离心液槽25内，经第三离心机27离心分离后的湿铁氧体送入湿铁氧体槽26内，第三离心机27的转速为3000转/分。

湿铁氧体槽26内的湿铁氧体送入水洗罐24内，经由储水罐20送过来的清水洗涤三次后沉淀，水洗罐24内洗涤液送入洗液槽28，离心液已经达到ph为8.5～9，与洗液槽28内的洗液一起送入混合槽29内进行达标排放。

经水洗罐24洗涤后的湿铁氧体由湿铁氧体出口36送入加压释压脱水机30进行加压释压处理，加压释压脱水机30采用活塞空气压缩机加热空气温度为160℃，加压力为0.8mpa。经加压释压脱水机30释压到常压后，送入撞击流脱水机31进行撞击流脱水干燥，撞击流脱水干燥的温度控制在120℃－160℃，热空气压力控制在0.3mpa－0.9mpa。

撞击流脱水干燥后的铁氧体其含水量≤7％，总铁含量达66％，成为符合冶金行业(yb/t4267－2011铁矿石产品等级划分)中的铁矿粉标准的铁氧体，用做代替炼铁原料的铁矿粉送入脱水干铁氧体槽32内，最后经过包装机33进行计量包装。

撞击流脱水干燥后的气液混合体送入气水分离罐34内进行气液分离，分离的液体送入水回收槽35回收利用，分离的气体随空气一起排空。

以上描述了本实用新型的基本原理工艺方法、成套设备和主要特征及本实用新型的优越性。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施方式的限制，上述实施方式的例子和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理、工艺过程，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求及其等效物界定。

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